Компоненти на алкални батерии, работа и приложения



на алкална батерия това е батерия, в която рН на неговия електролитен състав е основен. Това е основната разлика между тази батерия и много други, където електролитите са кисели; както в случая с цинк-въглеродни батерии, които използват NH соли4Cl или дори концентрирана сярна киселина в автомобилни акумулатори.

Също така е и суха клетка, тъй като основните електролити са под формата на паста с нисък процент влажност; но достатъчно, за да позволи миграция на участващите йони в химичните реакции към електродите и по този начин да завърши електронната верига.

На снимката по-горе имате 9V Duracell батерия, един от най-известните примери за алкални батерии. Колкото по-голям е стакът, толкова по-дълъг е неговият живот и работен капацитет (особено ако са предназначени за устройства, които консумират много енергия). За малки устройства се предлагат батерии тип AA и AAA.

Друга разлика, освен рН на неговия електролитен състав, е, че акумулаторни или не, те обикновено продължават по-дълго от киселинните батерии..

индекс

  • 1 Компоненти на алкалната батерия
    • 1.1 Основни електролити
  • 2 Работа
    • 2.1 Акумулаторни батерии
  • 3 Използване
  • 4 Препратки

Компоненти на алкалната батерия

В цинк-въглеродния куп има два електрода: един цинк и другият графитен въглерод. В "основния си вариант" един от електродите, вместо графит, се състои от манганов оксид (IV), MnO2 смесен с графит.

Повърхността на двата електрода се консумира и покрива с твърдите вещества, получени в резултат на реакциите.

Също така, вместо калай с хомогенна цинкова повърхност като контейнер за клетката, има серия от компактни дискове (отгоре изображение).

Пръчка от MnO е разположена в центъра на всички дискове2, в горния край на който излиза изолираща шайба и маркира положителния извод (катод) на батерията.

Отбележете, че дисковете са покрити с порест слой и метален слой; последният също може да бъде тънък пластмасов филм.

Основата на купчината се състои в отрицателния терминал, където цинкът окислява и освобождава електроните; но те се нуждаят от външна верига, за да достигнат до върха на купчината, положителната му клема.

Повърхността на цинка не е гладка, какъвто е случаят с клетките Leclanché, но е груба; тоест, те имат много пори и голяма площ, които увеличават активността на купчината.

Основни електролити

Формата и структурата на батериите се променят според вида и дизайна. Въпреки това, всички алкални батерии имат общо основно рН на техния електролитен състав, което се дължи на добавянето на NaOH или KOH към сместа от паста..

Всъщност те са ОН-йони- тези, които участват в отговорните реакции на електрическата енергия, допринасяща за тези обекти.

операция

Когато алкалната батерия е свързана с уреда и се запали, цинкът веднага реагира с OH- от макароните:

Zn (s) + 2OH-(ac) => Zn (OH)2s) + 2е-

Двата електрона, освободени от окисляването на цинка, пътуват до външната верига, където отговарят за електронния механизъм на артефакта..

След това се връщат към купчината през положителния (+) терминал, катодът; те преминават през MnO електрода2-графит. Тъй като пастата има определена влажност, се извършва следната реакция:

2MnO2(s) + 2H2О (1) + 2е- => 2MnO (OH) (s) + 2OH-(Воден)

Сега MnO2 Електроните в Zn са намалени или получени. Поради тази причина този терминал съответства на катода, където се извършва редукцията.

Имайте предвид, че OH- регенерира се в края на цикъла, за да възобнови окислението на Zn; с други думи, те се разпространяват в средата на пастата, докато отново влязат в контакт с праховия цинк.

Също така, не се образуват газообразни продукти, какъвто е случаят с цинково-въглеродната батерия, където NH се генерира3 и Н2.

Ще се появи точка, където цялата повърхност на електрода ще бъде покрита от твърдите частици на Zn (OH)2 и MnO (OH), приключващ полезния живот на батерията.

Акумулаторни батерии

Описаната алкална батерия не е акумулаторна, така че след като веднъж е "мъртва", няма начин да я използвате отново. Това не се отнася за акумулаторни, които се характеризират с обратими реакции.

За да се върнат продуктите към реагентите, трябва да се приложи електрически ток в обратна посока (не от анода към катода, а от катода до анода)..

Пример за акумулаторна алкална батерия е NiMH. Това се състои от анод на NiOOH, който губи електрони, които са насочени към катода на никеловия хидрид. Когато батерията се използва, тя се разрежда и оттук идва познатата фраза "зареждане на батерията"..

Така тя може да бъде презареждана стотици пъти, ако е необходимо; въпреки това, времето не може да бъде напълно обърнато и първоначалните условия са достигнати (което би било неестествено).

Също така, тя не може да се зарежда по произволен начин: трябва да се спазват препоръките, препоръчани от производителя.

Затова рано или късно тези батерии също загиват и губят своята ефективност. Въпреки това, той има предимството, че не се разполага бързо, като допринася по-малко за замърсяването.

Други акумулаторни батерии са никел-кадмиеви и литиеви батерии.

приложения

Някои варианти на алкални батерии са толкова малки, че могат да се използват в часовници, дистанционни управления, часовници, радиостанции, играчки, компютри, конзоли, фенерчета и др. Други са по-големи от фигурка на клонинг на Междузвездни войни.

Всъщност на пазара това са тези, които преобладават пред други видове батерии (поне за домашна употреба). Те продължават по-дълго и генерират повече електроенергия от конвенционалните батерии на Leclanché.

Въпреки че цинк-мангановата батерия не съдържа токсични вещества, други батерии, като живак, откриват дебат за възможното му въздействие върху околната среда..

От друга страна, алкалните батерии работят много добре в широк диапазон от температури; може дори да работи под 0 ° C, така че те са добър източник на електрическа енергия за онези устройства, които са заобиколени от лед.

препратки

  1. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
  2. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
  3. Боби. (10 май 2014 г.) Научете повече за повечето надеждни алкални батерии. Взето от: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Често задавани въпроси: наука. Възстановен от: duracell.mx
  5. Бойер, Тимъти. (19 април 2018 г.). Каква е разликата между алкални и не-алкални батерии? Sciencing. Изтеглено от: sciencing.com
  6. Майкъл У. Дейвидсън и Държавният университет във Флорида. (2018). Алкално-манганната батерия. Изтеглено от: micro.magnet.fsu.edu